GAMEBOYエミュレータ

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   GAMEBOY エミュレータ
   

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2. 2/19
   エミュレータ
   ● ハードウェアの動作を模倣するソフトウェアのこと
   ● GAMEBOY のエミュレータを作った
   – PC 上で GAMEBOY のソフトを遊べる
   – C 言語で書いた
   – SDL( マルチメディアライブラリ ) を使った
   

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3. 3/19
   何をエミュレーションすればいい？
   カートリッジ
   カートリッジ
   ゲームパッド
   ゲームパッド
   シリアル通信
   （通信ケーブル）
   シリアル通信
   （通信ケーブル）
   サウンド
   サウンド
   CPU
   CPU
   LCD
   LCD
   内蔵メモリ
   内蔵メモリ
   

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4. 4/19
   CPU
   ● CPU がないことにはどうにもならないので最初に実装
   ● シャープ LR35902 というカスタム CPU
   – 8bit CPU
   – Clock Speed: 4.194304MHz
   – Intel8080 や Z80 に近い命令セット
   – GBA は ARM7 と LR35902 、 DS は ARM9 と ARM7
   ● 命令を取り出し巨大 switch 文で命令によって分岐・実行、
   それを繰り返す
   – 割り込みチェックやクロック数のカウントも
   

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5. 5/19
   カートリッジ
   

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6. 6/19
   カートリッジ
   ● ROM （ゲームのデータ）
   – 吸出し機を使うか、フリーの ROM を入手してくる
   ● RAM （セーブデータ）
   – エミュレータでは、ファイルに書き出す
   ● MBC （メモリバンクコントローラ）
   – カートリッジメモリへのアクセスを制御する
   – 数種類あり、扱える最大メモリ容量やリアルタイムクロック対
   応、振動パック対応等の違いがある
   – カートリッジ側の回路だがこれもエミュレーションしないといけ
   ない
   

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7. 7/19
   メモリ
   ● メモリがないことにはどうにもならない
   ● 16bit アドレス空間 (64KB) に内蔵メモリ ,
   カートリッジ側メモリ ,I/O レジスタ等をマッピング
   – メモリアクセスのための関数を用意し、アドレスによってアクセ
   ス先を変える。
   – I/O レジスタへのアクセスならデバイスのエミュレーションを行
   う。
   ● ドラクエの ROM は 2MB もある！
   – MBC により、アクセスする範囲を選択 ( バンク切り替え )
   

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8. 8/19
   カートリッジ
   ROM
   16bit
   メモリ空間
   VRAM カートリッジ
   RAM
   WRAM OAM I/O レジスタ
   スタック領域
   MBC が制御
   0000 FFFF
   0000
   

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9. 9/19
   LCD
   ● LCD がないと動いているのか分からない
   ● モノクロ（４階調）
   ● 背景・ウィンドウ・スプライトが順に重なる
   ● VRAM 上に 8 x 8dot のタイルデータ
   ● VRAM 上のマップデータを見ながら、タイルを敷き詰める
   ● OAM にはスプライトの位置や向きの情報
   ● 60fps になるよう時間調整
   – CPU の速度調節になる
   

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10. 10/19
    LCD を実装した
    

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11. 11/19
    ゲームパッド
    ● ゲームパッドがないと START ボタンを押せない
    ● ジョイスティックにも対応（ SDL を使うと超簡単）
    

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12. 12/19
    遊べる
    

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13. 13/19
    サウンド
    ● GB 音源は、矩形波 2ch と波形メモリ 1ch とノイズ 1ch
    ● 主な機能
    – 波の周波数 , 長さ , 音量 , デューティ比の変更
    – 音量増減 ( エンベロープ )
    – 周波数増減 ( スイープ )
    – ノイズ : 線形帰還シフトレジスタによる擬似乱数
    ● 様々なバリエーションの音が出せる
    ● ニコニコ大百科『 GB 音源』が詳しい
    

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14. 14/19
    デバッグ
    

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15. 15/19
    シリアル通信（通信ケーブル）
    ● 懐かしの通信ケーブル → ネットワーク対戦！
    ● 現状 (T_T)
    

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16. 16/19
    ゲームボーイカラー対応
    ● ゲームボーイ（モノクロ）からの主な変更点
    – カラー LCD
    – 内蔵メモリ (VRAM,WRAM) の増加
    – DMAC の追加
    – CPU 倍速モード
    – 赤外線通信
    

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17. 17/19
    カラー対応
    

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18. 18/19
    感想
    ● 資料を読んでひたすら実装する、体力勝負。
    ● プログラム自体は単純（ GB 自体がそれほど複雑なハード
    でない。 CPU も遅いので普通に書いても 60fps 出る。）
    ● バグ取りに苦労した。特に CPU にバグが残っているうちは
    大変。
    ● CPU とメモリ周りの実装は量が多い割に結果が目に見えな
    いので辛い。
    ● タイトル画面が出ると嬉しい。音が鳴ると嬉しい。
    ● 低レイヤも面白い。
    

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19. 19/19
    参考資料
    ● Pan Docs (http://gbdev.gg8.se/wiki/articles/Pan_Docs)
    ● いまさら聞けないゲームボーイ (Internet Archive)
    ● Gameboy Programming Manual Ver 1.1
    ● Gameboy™ CPU Manual
    ● ソースコードは Github で公開しています
    – https://github.com/matsud224/gb_emu
    

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